課程簡介主要內容一、課程內容二、課程知識點類型三、達標要求四、課程考核五、教材六、參考資源講述操作系統(tǒng)如何為運行程序提供服務；一、課程內容操作系統(tǒng)由哪些部分組成，它是如何工作的。包括：操作系統(tǒng)概論：全局性概念、原理、整體內容了解一、課程內容處理器管理：進程管理，進程結構，進程動態(tài)行為管理并發(fā)進程的同步、互斥與死鎖：進程關系的協(xié)調控制存儲管理：內存管理，進程實體的容納者設備管理：設備為進程服務，完成數(shù)據輸入輸出文件管理：進程運行的結果以文件形式保存起來二、課程知識點類型概念、定義表述：例如，進程概念技術原理思想表述：例如，分頁存儲管理方法系統(tǒng)組成、數(shù)據結構、操作算法：例如，分頁存儲管理的實現(xiàn)方法與概念、原理對應的實驗/應用：例如，文件操作命令，信號量與PV操作編程三、達標要求理解能力：準確理解概念、原理等文字性內容表達能力：書面回答問題，概念、術語運用準確識記能力：記憶是知識儲備的重要途徑，沒有記憶，怎么表明你熟悉了知識內容？辨別能力：比較相似或不同內容的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)易錯點計算能力：重視計算推理過程的清晰表達四、課程考核實驗+平時作業(yè)（30%）+閉卷考試（70%）平時作業(yè)課前預習：教材閱讀，選擇題，簡答題，名詞解釋，UNIX/Linux參考書、博客調查考證、案例學習課堂提問：選擇題課后練習：課外閱讀，選擇題，簡答題，名詞解釋，計算，編程，UNIX/Linux參考書、博客調查考證、案例學習四、課程考核平時作業(yè)章節(jié)單元測試（模擬試題）：單項選擇，名詞解釋，簡答，應用題考前模擬測試：單項選擇，名詞解釋，簡答，應用題操作系統(tǒng)內核開發(fā)、功能應用實訓四、課程考核實驗+平時作業(yè)（30%）+閉卷考試（70%）卷面主要題型單項選擇：5個小題，每題2分，共10分名詞解釋：3個名詞，9分簡答：6個問題，30分應用題：5個問題，51分，包含計算、編程、實驗操作命令五、教材《操作系統(tǒng)原理與Linux實踐教程（第2版）》，申豐山，電子工業(yè)出版社，2025-08，ISBN：9787121508004六、參考資源UNIX操作系統(tǒng)設計，[美]莫里斯·J.巴赫（MauriceJ.Bach），人民郵電出版社操作系統(tǒng)教程（第6版），駱斌，葛季棟，費翔林，高等教育出版社Linux應用實例教程，申豐山，西安電子科技大學出版社謝謝！操作系統(tǒng)的定義與組成主要內容一、操作系統(tǒng)的定義二、操作系統(tǒng)的組成三、操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的位置操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡稱OS）是管理系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機界面、提供各種服務、合理組織計算機工作流程和為用戶有效使用計算機提供良好運行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件。一、操作系統(tǒng)的定義簡單地說，操作系統(tǒng)是管理系統(tǒng)軟硬件資源、為運行程序提供服務的一種系統(tǒng)軟件。一、操作系統(tǒng)的定義計算機系統(tǒng)都有那些資源？CPU內存外存輸入輸出設備硬件資源：CPU內存外存輸入輸出設備主板程序數(shù)據軟件資源：操作系統(tǒng)提供的最重要的服務是運行程序的服務。在運行程序時，操作系統(tǒng)如何為運行程序服務？看一個例子。#include<stdio.h>intmain(intargc,char*argv[]){inta,b;scanf(“%d%d”,&a,&b);printf(“a+b=%d\n”,a+b);return0;}操作系統(tǒng)的工作過程如下：用戶操作系統(tǒng)我要執(zhí)行程序我找找程序在哪兒放著12外存程序代碼數(shù)據管理信息操作系統(tǒng)程序所需內存空間內存管理模塊，請為程序代碼和變量分配內存3操作系統(tǒng)程序文件系統(tǒng)，請定位并讀寫磁盤塊將該程序讀入內存4內存操作系統(tǒng)5內存進程程序塊進程控制塊數(shù)據塊操作系統(tǒng)創(chuàng)建進程操作系統(tǒng)6數(shù)據塊進程inta,b;進程控制塊a進程開始執(zhí)行b指令指針加載時已靜態(tài)分配操作系統(tǒng)7數(shù)據塊進程scanf(“%d%d”,&a,&b);進程控制塊a進程執(zhí)行中b指令指針設備處理模塊，請為用戶輸入數(shù)據!用戶無須關心設備端口狀態(tài)以及機械操作細節(jié)操作系統(tǒng)以系統(tǒng)功能調用的形式在內部提供了完成從輸入設備輸入數(shù)據的程序模塊，該模塊負責所有涉及硬件機械電子特性的處理操作系統(tǒng)8數(shù)據塊進程printf(“a+b=%d\n”,a+b);進程控制塊a進程執(zhí)行中b指令指針CPU，請計算a+b;設備處理模塊，請將計算結果顯示輸出!在多任務系統(tǒng)中，需要有專門的處理機調度模塊負責分配處理機和保護處理機現(xiàn)場，在進程間完成進程切換的工作操作系統(tǒng)9數(shù)據塊進程return0;進程控制塊a進程執(zhí)行中b指令指針將處理器還給我操作系統(tǒng)回收用戶進程所占用的內存等軟硬件資源，進行結束處理綜上所述，操作系統(tǒng)在執(zhí)行程序的過程中向用戶提供了：文件存取服務內存分配服務處理機調度服務設備分配和處理服務二、操作系統(tǒng)的組成CPU內存輸入設備輸出設備外存計算機硬件系統(tǒng)進程管理模塊存儲管理模塊操作系統(tǒng)設備管理模塊文件系統(tǒng)管理模塊三、操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的位置硬件操作系統(tǒng)應用軟件用戶謝謝！操作系統(tǒng)的資源管理技術與實驗環(huán)境搭建主要內容一、操作系統(tǒng)的資源管理技術二、部分流行操作系統(tǒng)三、Linux操作系統(tǒng)實驗環(huán)境搭建一、操作系統(tǒng)的資源管理技術1、資源復用2、資源虛化3、資源抽象一、操作系統(tǒng)的資源管理技術資源復用是指將一個資源從空間或時間上劃分為多個可被獨立使用的單元，以支持多個進程（作業(yè)）對同一個資源的同時占用，包括分割資源為較多更小單位的空分復用和分時輪流使用資源的時分復用。進程是有資格獲得系統(tǒng)資源的獨立主體。1、資源復用資源復用實例空分復用：內存的分區(qū)或分頁分配操作系統(tǒng)進程1進程2進程3空分復用：外存的分塊分配時分復用：處理器的分時復用操作系統(tǒng)進程1進程2進程3資源復用實例資源虛化利用一類事物模擬另外一類事物，造成另外一類事物數(shù)量更多或容量更大的假象。2、資源虛化資源虛化實例虛擬存儲管理操作系統(tǒng)進程1進程3進程2對換、部分裝入對換、部分裝入虛擬內存映射資源抽象是利用軟件封裝復雜的硬件或軟件設施，簡化資源應用接口的一種資源管理技術。3、資源抽象資源抽象實例scanf(“%d%d”,&a,&b);虛擬輸入設備鍵盤鍵盤緩沖區(qū)用戶進程空間a=b=內存資源抽象實例printf(“a+b=%d\n”,a+b);虛擬輸出設備顯示器用戶進程空間a=b=a+b=內存二、部分流行操作系統(tǒng)Windows10ubuntuUNIXLinuxAndroidWindows10ubuntu多用戶、多任務操作系統(tǒng)，于1969年在美國AT&T的貝爾實驗室開發(fā)問世?！癠nix變種”：IBM的AIX、惠普公司的HP-UX、SUN公司的Solaris和硅谷圖形公司的IRIX

UNIX自由和開放源代碼的類UNIX操作系統(tǒng)，由芬蘭大二學生LinusTorvalds在1991年10月5日首次發(fā)布。(距UNIX誕生間隔20年)Linux林納斯·托瓦茲（

LinusTorvalds），Linux核心的創(chuàng)立者。Linux可以運行在服務器和其他大型平臺之上，如大型主機和超級計算機。世界上500個最快的超級計算機90％以上運行Linux發(fā)行版或變種，包括最快的前10名超級電腦運行的都是基于Linux內核的操作系統(tǒng)。Linux也廣泛應用在嵌入式系統(tǒng)上，如手機，平板電腦，路由器，電視和電子游戲機等。在移動設備上廣泛使用的Android操作系統(tǒng)就是創(chuàng)建在Linux內核之上。安卓，以Linux為基礎的半開源操作系統(tǒng)，主要用于移動設備，由Google領導與開發(fā)2008年10月第一部Android智能手機發(fā)布Android2011年第一季度，Android在全球的市場份額首次超越稱霸逾十年的諾基亞Symbian系統(tǒng)，成為全球第一大智能手機操作系統(tǒng)2012年11月，Android占據全球智能手機操作系統(tǒng)市場76%的份額，中國市場占有率為90%

三、Linux操作系統(tǒng)實驗環(huán)境搭建第一種、物理安裝將Ubuntu安裝為開機可啟動的模式第二種、虛擬安裝將Ubuntu安裝在虛擬機VMwareWorkstation（VM）上第一種、物理安裝步驟此后的過程基本無需人工干預，系統(tǒng)自動安裝完畢當出現(xiàn)登錄菜單的時候，設置自己的用戶名和口令并牢記第二種、虛擬安裝步驟（1）安裝虛擬機軟件VMwareWorkstation（a）啟動界面（b）輸入許可證號（c）啟動VM（2）在VMware上安裝Ubuntu執(zhí)行“NewVirtualMachine”創(chuàng)建新虛擬機選擇“Installerdiscimagefile(iso)”，打開ubuntu安裝文件輸入用戶名和口令登錄系統(tǒng)（1）輸入口令，登錄系統(tǒng)輸入口令，登錄系統(tǒng)，系統(tǒng)進入圖形界面工作狀態(tài)（2）圖形用戶界面謝謝！操作系統(tǒng)的功能概述主要內容一、處理器管理功能二、存儲管理功能三、設備管理功能四、文件管理功能五、網絡與通信管理功能一、處理器管理功能1、進程控制和管理2、進程同步和互斥3、進程通信和死鎖4、線程控制和管理5、處理器調度：作業(yè)調度、中程調度、低級調度1、進程控制和管理進程控制創(chuàng)建產生進程運行進程工作阻塞進程暫停工作終止進程結束2、進程同步和互斥進程之間的資源協(xié)調關系同步進程之間的等待、喚醒協(xié)作關系互斥進程之間的資源競爭、互斥關系3、進程通信和死鎖進程之間的信息交換關系通信進程之間的信息交換死鎖進程之間直接或間接相互等待對方發(fā)送解鎖信號4、線程控制和管理線程的創(chuàng)建、運行、暫停、終止等。5、處理器調度處理器調度作業(yè)調度作業(yè)的加載和結束處理中程調度進程在內外存之間的對換和負載平衡低級調度進程生命周期活動的控制二、存儲管理功能1、存儲分配2、存儲共享3、地址轉換與存儲保護4、存儲擴充1、存儲分配操作系統(tǒng)進程1進程2進程3為各個進程及操作系統(tǒng)自身分配所需內存空間，以及回收歸還的內存空間。2、存儲共享進程1進程2共享區(qū)進程1的存儲空間進程2的存儲空間3、地址轉換與存儲保護進程程序程序進程裝入相對地址絕對地址轉變裝入地址轉換將程序裝入內存創(chuàng)建進程時，需將程序中的邏輯地址轉變?yōu)槲锢淼刂?。存儲保護內存中的一個進程只能在自己的地址空間訪問，不可以訪問其它進程或者操作系統(tǒng)的地址空間。操作系統(tǒng)進程1進程2訪問訪問4、存儲擴充通過虛擬存儲器技術將內、外存統(tǒng)一起來，將外存的一部分作為容納進程的輔助空間，使進程的存在空間得到擴充。進程對換對換區(qū)外存內存三、設備管理功能設備1、設備分配2、緩沖管理3、設備驅動4、設備獨立性5、實現(xiàn)虛擬設備設備1進程1進程2進程31、設備分配在多個進程之間分配共享設備，確保設備高效利用、無死鎖、無饑餓。設備1進程2、緩沖管理緩沖區(qū)用來在設備與進程之間實現(xiàn)數(shù)據的批量傳送。緩沖區(qū)數(shù)據流設備進程3、設備驅動設備驅動程序是設備硬件的一層抽象，用來向設備發(fā)送命令，與設備進行通信。設備驅動程序操作系統(tǒng)請求設備I/O設備1程序4、設備獨立性設備獨立性實際上是程序獨立性，是程序獨立于設備的屬性。同一程序對多種不同設備均可適用。設備2設備3程序程序進程1進程25、實現(xiàn)虛擬設備虛擬設備是利用一種設備模擬另一種設備的技術，目的是將獨占設備改造為共享設備，將聯(lián)機處理改造為批處理，以提高CPU與設備并行工作潛力，減少進程等待時間，提高進程運行效率。緩沖區(qū)1緩沖區(qū)2輸出設備輸出數(shù)據1輸出數(shù)據2外存虛擬設備四、文件管理功能1、提供文件邏輯組織方法文件內容的結構是字節(jié)流還是記錄序列。2、提供文件物理組織方法文件以物理塊為單位存儲時，如何建立物理塊之間的先后順序，以反映文件內容之間的邏輯順序。3、提供文件的存取方法4、提供文件的使用方法5、實現(xiàn)文件的目錄管理文件順序存取、隨機存取還是索引存取。目錄用于檢索文件，其結構影響文件查找效率。6、實現(xiàn)文件的存取控制7、實現(xiàn)文件的存儲空間管理規(guī)定文件的許可訪問者及允許各個訪問者執(zhí)行的文件訪問操作類型，實現(xiàn)文件的安全訪問。對外存空閑空間進行管理，以便及時了解空閑空間的容量和位置，為文件存儲空間的分配和回收建立必要的數(shù)據結構。五、網絡與通信管理功能五、網絡與通信管理功能1、網上資源管理功能2、數(shù)據通信管理功能3、網絡管理功能：包括:故障管理、安全管理、性能管理、記帳管理和配置管理。謝謝！操作系統(tǒng)的主要特性主要內容一、并發(fā)性二、共享性三、異步性四、虛擬性一、并發(fā)性并行性（parallelism）是指兩個或兩個以上的事件或活動在同一時刻發(fā)生。并發(fā)性并發(fā)性（Concurrence）是指兩個或兩個以上的事件或活動在同一時間間隔內發(fā)生。并行性并發(fā)性、并行性與順序性的區(qū)分如果把上兩節(jié)課看做一項任務，現(xiàn)在上兩門課，即完成兩個任務：操作系統(tǒng)和電子商務各兩節(jié)?？紤]如下幾種上法分別符合哪種概念？操作系統(tǒng)第1節(jié)操作系統(tǒng)第2節(jié)電子商務第1節(jié)電子商務第2節(jié)操作系統(tǒng)第1節(jié)操作系統(tǒng)第2節(jié)電子商務第1節(jié)電子商務第2節(jié)并發(fā)性順序性如果把吃飯和看電視看做兩項任務，則某人一邊吃飯一邊看電視符合哪種概念？吃飯看電視并行性看電視時吃飯的動作是否必須停下來？吃飯時看電視的動作是否必須停下來？實際上，吃飯和看電視可以同時進行，因為兩者使用不同的器官，一個用口，一個用眼，口和眼是可以并行操作的。操作系統(tǒng)的并發(fā)性是指計算機系統(tǒng)中同時存在若干個運行著的程序（包括操作系統(tǒng)程序和用戶程序），這些程序交替、穿插地執(zhí)行。即操作系統(tǒng)同時執(zhí)行多個程序的特性。操作系統(tǒng)的并發(fā)性操作系統(tǒng)進程1進程2進程3程序并發(fā)執(zhí)行能夠驅動不同的部件同時工作減少或消除部件和部件之間的相互等待改善系統(tǒng)資源利用率，改進系統(tǒng)吞吐量，提高系統(tǒng)效率并發(fā)性的好處CPU內存輸入設備輸出設備外存二、共享性共享是指計算機系統(tǒng)中的資源（包括硬件資源和軟件資源）在合理的時間間隔內可被多個同時存在的資源請求者（作業(yè)）共同使用。共享操作系統(tǒng)進程1進程2進程3并發(fā)程序資源共享方式有兩種1、順序訪問（不可剝奪式訪問）2、同時訪問（可剝奪式訪問）1、順序訪問第一種是順序訪問，資源一旦被分配給某個任務，則在該任務結束之前，其所占用資源不可被剝奪。順序訪問的本質含義共享資源的若干任務順序使用資源，而不是交替、穿插地使用互斥訪問共享舉例打印機文件A的第1頁文件B的第1頁文件A的第2頁文件B的第2頁文件A的第3頁交替、穿插打印打印任務1：打印文件A3頁打印任務2：打印文件B2頁互斥訪問共享舉例打印機文件A的第1頁文件A的第2頁文件A的第3頁文件B的第1頁文件B的第2頁順序、互斥打印

2、同時訪問第二種是同時訪問，也稱為并發(fā)訪問，資源被分配給某個任務后，在該任務結束之前，其所占用資源可以被剝奪重新分配。同時訪問或者并發(fā)訪問的本質含義共享資源的若干任務交替、穿插地使用資源同時訪問共享舉例磁盤任務1：保存文件A的3頁A1、A2、A3到磁盤任務2：保存文件B的2頁B1、B2到磁盤順序訪問磁盤外存A1B1A2B2A3交替、穿插訪問磁盤外存A1B1A2B2A3異步性也稱隨機性，在多道程序環(huán)境中，程序的執(zhí)行不是一貫到底，而是“走走停?！?，何時“走”，何時“?！笔遣豢深A知的。進程A語句A1語句A2語句A3語句A4語句A5語句A6進程B語句B1語句B2語句B3語句B4語句B5進程C語句C1語句C2語句C3語句C4語句C5語句C6語句C7三、異步性四、虛擬性虛擬性是指操作系統(tǒng)通過各種資源管理技術，包括資源復用、資源虛化、資源抽象等技術，將物理資源改造成為與其真實情況不同的虛構特性。虛擬處理器將一個物理處理器變成多個邏輯處理器虛擬存儲器將內存和外存的一部分變成一個更大的邏輯內存虛擬設備使用磁盤的一部分及管理軟件將慢速的聯(lián)機獨占設備改造成為批處理虛擬共享設備虛擬文件系統(tǒng)表征不同文件系統(tǒng)公共特征的抽象文件系統(tǒng)框架，達到一個操作系統(tǒng)支持多種不同的文件系統(tǒng)謝謝！操作系統(tǒng)的發(fā)展主要內容一、人工操作階段二、管理程序階段三、多道程序設計和操作系統(tǒng)的形成一、人工操作階段人工操作的硬件條件人工操作的存儲介質源程序穿孔機紙帶源程序卡片源程序輸入機匯編解釋程序（編譯系統(tǒng)）匯編解釋程序（編譯系統(tǒng)）內存12建立源程序加載編譯系統(tǒng)人工操作開發(fā)和運行程序的過程紙帶源程序輸入機匯編解釋程序（編譯系統(tǒng)）內存3源程序目標程序穿孔機紙帶目標程序目標卡片迭裝入源程序編譯源程序輸出目標程序編譯源程序輸入機輸入機引導程序內存54加載目標程序加載引導程序引導程序紙帶目標程序內存引導程序目標程序紙帶數(shù)據輸入機內存6打印機計算結果結果卡片迭裝入數(shù)據產生結果輸出結果引導程序目標程序數(shù)據結果運行程序處理數(shù)據運行程序二、管理程序階段程序1數(shù)據1作業(yè)控制卡1作業(yè)1程序3數(shù)據3作業(yè)控制卡3作業(yè)3用戶3程序2數(shù)據2作業(yè)控制卡2作業(yè)2用戶2用戶1操作員卡片機管理程序內存作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3作業(yè)3磁帶管理程序作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3管理程序管理程序管理程序批處理過程作業(yè)控制語言代替機械操作脫機操作代替聯(lián)機操作自動批處理作業(yè)管理程序階段計算機操作特點三、多道程序設計和操作系統(tǒng)的形成中斷以及通道技術多道程序設計概念多道程序設計是指允許多個程序同時進入一個計算機系統(tǒng)的主存儲器并啟動進行交替計算的方法。多道程序設計的硬件基礎中斷程序1程序2程序3中斷中斷多道程序設計算例有某個數(shù)據處理問題P1，要求從輸入機上輸入500個字符（花78ms），經CPU處理52ms后，將結果2000個字符存到磁帶上（花20ms），重復進行，直至輸入數(shù)據全部處理完畢。試繪制硬件工作時序圖，并計算CPU利用率。

例1、單道程序運行問題問題求解：078130150輸入機CPU磁帶機785220時刻處理機的利用率為：52/(78+52+20)≈35%在例1基礎上，在計算P1的同時，計算機還接受了另一算題P2：從另一臺磁帶機2上輸入2000個字符（花20ms），經42ms的處理后，從行式打印機上輸出兩行(約花88ms)。試繪制硬件工作時序圖，并計算CPU利用率。

例2、多道程序運行問題問題求解：078130150輸入機CPU磁帶機P1:78P1:52P1:20時刻磁帶機2行式打印機20P2:2062P2:42P2:88處理機的利用率為：(52+42)/(78+52+20)≈63%內存儲器的容量、用戶的響應時間和程序使用的資源類型等因素影響多道程序道數(shù)的多寡。多道程序設計的好處多道程序設計提高了CPU、內存和I/O設備的利用率，改進了系統(tǒng)吞吐率，發(fā)揮了系統(tǒng)的并行性，提高了效率多道程序設計的道數(shù)多道批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)的出現(xiàn)標志著操作系統(tǒng)正式形成。操作系統(tǒng)形成的標志謝謝！操作系統(tǒng)的分類主要內容一、批處理操作系統(tǒng)二、分時操作系統(tǒng)三、實時操作系統(tǒng)四、通用操作系統(tǒng)一、批處理操作系統(tǒng)將一批作業(yè)提交給操作系統(tǒng)后就無需人工干預，由操作系統(tǒng)按照作業(yè)控制說明書和資源可用情況自動調度各個作業(yè)的啟停，完成作業(yè)的各種控制事務，直到作業(yè)完成。這種批量化處理作業(yè)的操作系統(tǒng)稱為批處理操作系統(tǒng)。程序1數(shù)據1作業(yè)說明書1作業(yè)1程序3數(shù)據3作業(yè)說明書3作業(yè)3用戶3程序2數(shù)據2作業(yè)說明書2作業(yè)2用戶2用戶1操作員內存批處理操作系統(tǒng)作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3批處理操作系統(tǒng)工作機制（1）用戶脫機工作：用戶提交作業(yè)后直至獲得結果前不再和計算機及他的作業(yè)交互，不利于調試和修改程序。（2）成批處理作業(yè)（3）多道程序運行（4）作業(yè)周轉時間長批處理系統(tǒng)的主要特征二、分時操作系統(tǒng)按一定時間間隔使若干個聯(lián)機用戶交替輪流使用計算機資源進行計算的操作系統(tǒng)稱為分時操作系統(tǒng)。分時操作系統(tǒng)工作原理示意圖主機終端1終端2終端3終端4終端5主機中央處理器輪流為每個終端用戶服務一段很短的時間，這段時間稱為一個時間片。時間片概念分時操作系統(tǒng)時間片長度應根據機器速度、用戶多少、響應要求、系統(tǒng)開銷等因素綜合考慮合理選取。時間片長短選取原則（1）同時性：若干個終端用戶同時聯(lián)機使用計算機。（2）獨立性：每個用戶感到自己好象獨占一臺計算機。（3）及時性：每個用戶可以及時控制自己的程序。（4）交互性：人機交互，聯(lián)機工作，方便調試、修改程序。分時系統(tǒng)的主要特征三、實時操作系統(tǒng)當外界事件或數(shù)據產生時，能接收并以足夠快的速度予以處理，處理的結果又能在規(guī)定時間內來控制監(jiān)控的生產過程或對處理系統(tǒng)作出快速響應，并控制所有實時任務協(xié)調一致運行的操作系統(tǒng)。控制目標1控制目標2控制目標3實時操作系統(tǒng)工作機制事件1/數(shù)據1結果1實時操作系統(tǒng)實時任務1實時任務2實時任務3事件2/數(shù)據2結果2事件3/數(shù)據3結果3三種典型的實時系統(tǒng)（1）過程控制系統(tǒng)生產過程控制系統(tǒng)導彈制導系統(tǒng)飛機自動駕駛系統(tǒng)火炮自動控制系統(tǒng)計算機同時從成百上千的終端接受服務請求和提問，并在短時間內作出回答和響應。如情報檢索系統(tǒng)。（2）信息查詢系統(tǒng)計算機不僅要對終端用戶及時作出響應，還要頻繁更新系統(tǒng)中的文件或數(shù)據庫。如銀行業(yè)務系統(tǒng)。（3）事務處理系統(tǒng)四、通用操作系統(tǒng)如果一個操作系統(tǒng)兼有批處理、分時和實時處理的全部或兩種功能，則該操作系統(tǒng)稱為通用操作系統(tǒng)。Windows、Linux等流行操作系統(tǒng)具有批處理、分時處理的功能和弱實時處理功能，因而屬于通用操作系統(tǒng)。謝謝！操作系統(tǒng)的用戶接口主要內容一、程序接口二、Linux程序接口實驗三、操作接口四、Linux操作接口實驗一、程序接口程序接口又稱為應用編程接口API（ApplicationProgrammingInterface），供程序員在編制程序時以程序語句或指令的形式調用操作系統(tǒng)的服務和功能。1、程序接口概念程序接口由一組系統(tǒng)調用（SystemCall）組成，系統(tǒng)調用是操作系統(tǒng)的組成部分，用于管理和控制系統(tǒng)中軟硬件資源的共享使用。系統(tǒng)調用是為了擴充機器功能、增強系統(tǒng)能力、方便用戶使用而在內核中建立的過程（函數(shù)），它是用戶程序或其它系統(tǒng)程序獲得操作系統(tǒng)服務的唯一途徑，系統(tǒng)調用也稱為廣義指令。2、系統(tǒng)調用的概念系統(tǒng)調用采用匯編語言或C語言來實現(xiàn)。操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調用系統(tǒng)調用1系統(tǒng)調用2系統(tǒng)調用3操作系統(tǒng)其它部分

系統(tǒng)調用m3、系統(tǒng)調用的分類CPU內存輸入設備輸出設備外存進程和作業(yè)管理內存管理設備管理文件管理信息維護通信進程創(chuàng)建進程裝入進程撤銷進程屬性的獲取和設置進程終止進程執(zhí)行內存申請內存釋放輸入/輸出設備屬性的獲取和設置設備申請重定向文件建立打開關閉文件屬性的獲取和設置刪除讀寫釋放斷開接受通信連接建立信息發(fā)送連接日期、時間及系統(tǒng)數(shù)據的獲取和設置硬件資源類別UNIX/LinuxWindows功能進程控制fork/exitCreateProcess/ExitProcess創(chuàng)建/中止一個進程文件管理creat/openCreateFile創(chuàng)建/打開文件文件管理read/write/closeReadFile/WriteFile/CloseHandle讀/寫/關閉文件內存管理malloc/freeGlobalAlloc/GlobalFree分配/釋放內存空間UNIX/Linux和Windows的部分系統(tǒng)調用在操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)系統(tǒng)調用功能的機制稱為陷入或異常處理機制。4、陷入或異常處理機制的概念由于系統(tǒng)調用而引起處理器中斷的機器指令稱為訪管指令（陷入指令或異常中斷指令）。5、訪管指令（陷入指令或異常中斷指令）6、系統(tǒng)調用處理過程用戶進程INT21HMOVAH,1系統(tǒng)調用指令(訪管指令)操作系統(tǒng)A0A1A(n-1)中斷向量表

系統(tǒng)調用功能號01n-1系統(tǒng)調用處理程序0系統(tǒng)調用處理程序1系統(tǒng)調用處理程序(n-1)

CPU從用戶態(tài)切換為核心態(tài)處理器現(xiàn)場保護，查找中斷向量，執(zhí)行系統(tǒng)調用處理程序訪管中斷返回

7、系統(tǒng)調用與過程(函數(shù))調用的區(qū)別（1）轉移目標程序定位方式不同過程（函數(shù)）使用一般調用指令，其轉向地址包含在跳轉語句中；系統(tǒng)調用不包含處理程序入口，僅僅提供功能號，按功能號調用。7、系統(tǒng)調用與過程(函數(shù))調用的區(qū)別（2）被調用代碼的位置不同在過程（函數(shù)）調用中，調用程序和被調用代碼在同一程序內，經過連接編譯后作為目標代碼的一部分。當過程（函數(shù)）升級或修改時，必須重新編譯連接。系統(tǒng)調用的處理代碼在調用程序之外（在操作系統(tǒng)中），系統(tǒng)調用處理代碼升級或修改時，與調用程序無關。7、系統(tǒng)調用與過程(函數(shù))調用的區(qū)別（3）轉移目標程序提供者不同過程（函數(shù)）由編譯系統(tǒng)提供或用戶編寫，不同編譯系統(tǒng)提供的過程（函數(shù)）可以不同；系統(tǒng)調用由操作系統(tǒng)提供，一旦操作系統(tǒng)設計好，系統(tǒng)調用的功能、種類與數(shù)量就固定不變了。7、系統(tǒng)調用與過程(函數(shù))調用的區(qū)別（4）調用的實現(xiàn)不同程序使用一般機器指令（跳轉指令）來調用過程（函數(shù)），是在用戶態(tài)運行的；程序執(zhí)行系統(tǒng)調用，是通過中斷機構來實現(xiàn)的，需要從用戶態(tài)轉變到核心態(tài)，在管理態(tài)執(zhí)行。二、Linux程序接口實驗1、熟悉LinuxC語言編輯程序gedit2、熟悉LinuxC語言編譯連接程序gcc3、熟悉Linux系統(tǒng)調用函數(shù)用法4、熟悉Linux程序運行方法三、操作接口1、操作接口的定義操作接口又稱作業(yè)級接口，是操作系統(tǒng)為用戶提供的操作控制計算機工作和提供服務手段的集合。操作接口與程序接口的重要區(qū)別操作接口是非編譯即可使用的；程序接口需要經過編譯方可使用；操作控制命令是操作系統(tǒng)向用戶提供的一組工具程序的名字，命令系統(tǒng)由一組命令及命令解釋程序組成，也稱為命令接口或聯(lián)機用戶接口。2、操作接口的類型（1）操作控制命令命令的格式：動賓結構命令動詞命令賓語參數(shù)以及執(zhí)行方式參數(shù)操作控制命令的執(zhí)行過程操作系統(tǒng)內部命令處理過程1內部命令處理過程2

內部命令處理過程k外存用戶程序1用戶程序2操作系統(tǒng)附帶程序1

用戶程序m操作系統(tǒng)附帶程序2

操作系統(tǒng)附帶程序n命令解釋程序用戶命令解釋程序命令作業(yè)控制語言（JCL）由一組作業(yè)控制卡，或作業(yè)控制語句，或作業(yè)控制操作命令組成，也稱為脫機用戶接口。脫機用戶可通過作業(yè)控制語言對作業(yè)進行脫機控制。（2）批處理系統(tǒng)提供的作業(yè)控制語言（批處理操作接口）聯(lián)機與脫機作業(yè)控制的區(qū)別計算機命令3命令2命令1聯(lián)機作業(yè)控制脫機作業(yè)控制用戶操作員計算機用戶命令1命令2命令3程序數(shù)據作業(yè)控制語言作業(yè)圖形用戶界面（GUI）使用窗口、圖標、菜單和鼠標等技術，將系統(tǒng)的功能、各種應用程序和文件用圖形符號直觀、逼真地表示出來，用戶可通過選擇窗口、菜單、對話框和滾動條完成對他們的作業(yè)的各種控制和操作。（3）圖形用戶界面如Windows資源管理器及Linux圖形桌面。虛擬現(xiàn)實接口、多感知通道用戶接口、自然化用戶接口、智能化用戶接口技術的成熟將為操作系統(tǒng)應用帶來更大的方便。（4）新型用戶界面等實現(xiàn)手段四、Linux操作接口實驗熟悉Linux文件及目錄常用操作命令如：pwd、ls、mkdir、cd、cp、cat、rm等謝謝！操作系統(tǒng)的結構主要內容一、操作系統(tǒng)的主要構件二、操作系統(tǒng)的結構一、操作系統(tǒng)的主要構件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的主要構件管程內核線程進程線程

線程操作系統(tǒng)內核是對硬件進行首次抽象的一層軟件，也稱為硬件抽象層，用于隱藏硬件復雜性，為上層軟件提供簡潔、統(tǒng)一的硬件無關的接口。1、內核CPU內存I/O設備外存內核硬件進程是程序的一次運行過程，用于完成特定任務。2、進程操作系統(tǒng)進程程序線程是進程中的一個執(zhí)行流，一個進程可以包含多個執(zhí)行流，每個執(zhí)行流分別承擔一個計算任務。3、線程進程線程線程線程

管程是用來管理共享資源的一種對象。管程封裝了對共享資源進行同步、互斥操作的數(shù)據結構和一組過程。4、管程硬件資源軟件資源進程進程進程數(shù)據結構管程一組過程軟硬件資源二、操作系統(tǒng)的結構操作系統(tǒng)的結構單體式結構層次式結構客戶機/服務器與微內核結構操作系統(tǒng)由過程集合構成，鏈接成一個大型可執(zhí)行二進制程序。整個操作系統(tǒng)在內核態(tài)中以單一程序的方式運行。1、單體式結構DeepSeek：在單體式結構中，整個系統(tǒng)或應用程序被設計為一個單一的、緊密集成的單元，所有功能和組件都運行在同一個地址